Basic definitionEdit

A capacidade de calor de um objeto, denotado por C {\displaystyle C}

, é o limite de C = lim ∆ T → 0 ∆ Q ∆ T , {\displaystyle C=\lim _{\Delta T\to 0}{\frac {\Delta Q}{\Delta T}},}

, onde ∆ Q {\displaystyle \Delta Q}

é a quantidade de calor que deve ser adicionada ao objeto (de massa M) em ordem a aumentar a sua temperatura ∆ T {\displaystyle \Delta T}

.

O valor deste parâmetro, normalmente, varia consideravelmente, dependendo da temperatura inicial T {\displaystyle T}

do objeto e a pressão P {\displaystyle P}

aplicada a ele. Em particular, ele normalmente varia drasticamente com transições de fase, tais como fusão ou vaporização (ver entalpia de fusão e entalpia de vaporização). Portanto, deve ser considerada uma função C(P , T ) {\displaystyle C(P,T)}

dessas duas variáveis.

variação com temperatureEdit

a variação pode ser ignorada em contextos quando se trabalha com objetos em estreitas gamas de temperatura e pressão. Por exemplo, a capacidade térmica de um bloco de ferro pesando uma libra é de cerca de 204 J/K quando medida a partir de uma temperatura inicial T=25 °C E P=1 atm de pressão. Que valor aproximado é bastante adequado para todas as temperaturas entre, digamos, 15 °C e 35 °C, e em torno pressões de 0 a 10 atmosferas, porque o valor exato varia muito pouco nesses intervalos. Pode-se confiar que a mesma entrada de calor de 204 J irá elevar a temperatura do bloco de 15 °C para 16 °C, ou de 34 °C para 35 °C, com erro negligenciável.

de Calor capacidades para um sistema homogêneo submetidos a diferentes termodinâmicos processesEdit

com pressão constante, dQ = dU + PdV (isobaric processo)Editar

A pressão constante, o calor fornecido ao sistema contribuirá para tanto o trabalho realizado e a variação da energia interna, de acordo com a primeira lei da termodinâmica. A capacidade térmica seria chamada de P . {\displaystyle C_{P}.}

em volume constante, dV = 0, dQ = dU (processo isocórico)Edit

um sistema submetido a um processo em volume constante implicaria que nenhum trabalho seria feito, de modo que o calor fornecido contribuiria apenas para a mudança na energia interna. A capacidade térmica assim obtida é indicada como C V. {\displaystyle C_{V}.}

O valor de C V {\displaystyle C_{V}}

é sempre menor que o valor de C P . {\displaystyle C_{P}.}

Calculating C P {\displaystyle C_{P}}

and C V {\displaystyle C_{V}}

for an ideal gasEdit

Mayer’s relation:

C P − C V = n R . {\displaystyle C_{P}-C_{V}=nR.}

C P / C V = γ , {\displaystyle C_{P}/C_{V}=\gamma ,}

onde

n {\displaystyle n}

é o número de moles do gás, R {\displaystyle R}

é a constante universal dos gases, γ {\displaystyle \gamma }

é a capacidade de calor (razão pode ser calculada conhecendo o número de graus de liberdade da molécula de gás).

Usando o acima de duas relações, a temperatura pode ser deduzido da seguinte forma:

C V = n R γ − 1 , {\displaystyle C_{V}={\frac {rl}{\gamma -1}},}

C P = γ n R γ − 1 . {\displaystyle C_{P}=\gamma {\frac {nR}{\gamma-1}}.}

A temperatura constante (processo Isotérmico)Editar

Nenhuma mudança na energia interna (como a temperatura do sistema é constante durante todo o processo leva apenas o trabalho feito do total fornecido calor, e, portanto, infinita quantidade de calor é necessária para aumentar a temperatura do sistema através de uma unidade de temperatura, levando para o infinito ou indefinido capacidade de calor do sistema.

no momento da mudança de fase (transição de fase)editar

capacidade de calor de um sistema em transição de fase é infinita, porque o calor é utilizado em mudar o estado do material ao invés de aumentar a temperatura global.

objectos heterogéneos edit

a capacidade térmica pode ser bem definida mesmo para objectos heterogéneos, com partes separadas feitas de materiais diferentes; tais como um motor eléctrico, um cadinho com algum metal ou um edifício inteiro. Em muitos casos, a capacidade térmica (isobárica) de tais objetos pode ser computada simplesmente adicionando as capacidades térmicas (isobáricas) das partes individuais.

no entanto, este cálculo é válido apenas todas as partes do objeto estão na mesma pressão externa antes e depois da medição. Isso pode não ser possível em alguns casos. Por exemplo, ao aquecer uma quantidade de gás em um recipiente elástico, seu volume e pressão aumentarão, mesmo que a pressão atmosférica fora do recipiente seja mantida constante. Portanto, a efetiva capacidade de calor do gás, em que situação, terá um valor intermediário entre os seus isobaric e isochoric capacidades C P {\displaystyle C_{\mathrm {P} }}

e C V {\displaystyle C_{\mathrm {V} }}

. para sistemas termodinâmicos complexos com várias partes interagindo e variáveis de estado, ou para condições de medição que não são nem pressão constante nem volume constante, ou para situações em que a temperatura é significativamente não uniforme, as definições simples de capacidade de calor acima não são úteis ou até mesmo significativas. A energia térmica que é fornecida pode acabar como energia cinética (energia de movimento) e energia potencial (energia armazenada em campos de força), tanto em escalas macroscópicas quanto atômicas. Em seguida, a mudança de temperatura dependerá do caminho particular que o sistema seguiu através de seu espaço de fase entre os estados iniciais e finais. Ou seja, deve-se de alguma forma especificar como as posições, velocidades, pressões, volumes, etc. alterado entre os Estados inicial e final; e usar as ferramentas gerais da termodinâmica para prever a reação do sistema a uma pequena entrada de energia. Os modos de aquecimento” volume constante” e “pressão constante” são apenas dois entre infinitamente muitos caminhos que um sistema homogêneo simples pode seguir.